JPH069263B2 - Pulse gas laser device - Google Patents
Pulse gas laser deviceInfo
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- JPH069263B2 JPH069263B2 JP14133586A JP14133586A JPH069263B2 JP H069263 B2 JPH069263 B2 JP H069263B2 JP 14133586 A JP14133586 A JP 14133586A JP 14133586 A JP14133586 A JP 14133586A JP H069263 B2 JPH069263 B2 JP H069263B2
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は容量移行型・紫外線予備自動電離方式を用い
た、ＴＥＡ ＣＯ２レーザ，エキシマレーザなどのパル
スガスレーザ装置に関するものである。The present invention relates to a pulse gas laser device such as a TEA CO 2 laser, an excimer laser, etc., which uses a capacitance transfer type / UV pre-automatic ionization system.
第３図は従来の容量移行型・紫外線予備自動電離方式を
用いたパルスガスレーザ装置の本発明に係わる部分構成
図である。従来のパルスガスレーザ装置は、アークギャ
ップ11とピーキングコンデンサ12との直列回路が複数置
並列に並べられたアークギャップアレー回路13が主放電
電極２により構成される主放電空間１と並列に接続され
ている。図では、１個のピーキングコンデンサに１個の
アークギャップ11が付いている場合を示しているが、実
際にはピーキングコンデンサ12には各々１ないし３個位
のアークギャップ11が付いている。なお図中、７は主コ
ンデンサ、８はスイッチング素子、９はインダクタであ
る。複数個のピーキングコンデンサ12の合計容量値Ｃ２
は、主コンデンサ７の容量値Ｃ１に比べ等しいか、また
は小さく設定されている。FIG. 3 is a partial configuration diagram according to the present invention of a conventional pulse gas laser device using a capacity-shifting type / UV automatic preionization system. In the conventional pulse gas laser device, an arc gap array circuit 13 in which a plurality of series circuits of an arc gap 11 and a peaking capacitor 12 are arranged in parallel is connected in parallel with a main discharge space 1 composed of a main discharge electrode 2. There is. In the figure, one peaking capacitor is provided with one arc gap 11, but in reality, each peaking capacitor 12 is provided with one to three arc gaps 11. In the figure, 7 is a main capacitor, 8 is a switching element, and 9 is an inductor. Total capacitance value C 2 of multiple peaking capacitors 12
Is set to be equal to or smaller than the capacitance value C 1 of the main capacitor 7.
このパルスガスレーザ装置においては、スイッチング素
子８をオンにし、主コンデンサ７に蓄積したエネルギー
を急速にアークギャップアレー回路13中の複数個のピー
キングコンデンサ12に移すことにより主放電電極２間に
電圧Ｖｄを立上げ、またこの際起こるアークギャップア
レー回路13中の複数個のアークギャップ11でのアーク放
電により発生する紫外線により主放電空間１を予備電離
し、レーザ励起のための放電を得ている。In this pulse gas laser device, the switching element 8 is turned on, and the energy accumulated in the main capacitor 7 is rapidly transferred to a plurality of peaking capacitors 12 in the arc gap array circuit 13 to generate a voltage V d between the main discharge electrodes 2. Further, the main discharge space 1 is preionized by the ultraviolet rays generated by the arc discharge in the plurality of arc gaps 11 in the arc gap array circuit 13 occurring at this time, and the discharge for laser excitation is obtained.
従来の容量移行型・紫外線予備自動電離方式を用いたパ
ルスガスレーザ装置についての詳しい説明は、文献“レ
ーザ研究，第12巻，第８号，24〜31頁”に述べられてい
るのでここでは省略する。A detailed description of a conventional pulse gas laser device using the capacity-transfer type ultraviolet pre-automatic ionization system is given in the document "Laser Research, Vol. 12, No. 8, pp. 24-31", and therefore omitted here. To do.
容量移行型・紫外線予備自動電離方式を用いたパルスガ
スレーザ装置において、アークギャップアレー回路中に
複数個並列に接続されているピーキングコンデンサの容
量を大きくし、複数個のアークギャップでのアーク放電
への注入エネルギーを大きくすることにより予備電離の
強度を大きくし、またアークギャップアレー回路中のピ
ーキングコンデンサの個数を多くし、主放電空間全体に
わたって均一にすることにより、高効率なレーザ出力が
得られる。In a pulse gas laser device that uses the capacity-transfer type / UV automatic preionization system, increase the capacity of the peaking capacitors connected in parallel in the arc gap array circuit to prevent arc discharge in multiple arc gaps. The intensity of preionization is increased by increasing the injection energy, the number of peaking capacitors in the arc gap array circuit is increased, and the peak discharge capacitors are made uniform over the entire main discharge space, whereby a highly efficient laser output can be obtained.
ところが、第３図の容量移行型・紫外線予備自動電離方
式を用いたパルスガスレーザ装置においては、アークギ
ャップアレー回路中の複数個のピーキングコンデンサ12
の合計の容量値Ｃ２は主コンデンサ７の容量値Ｃ１に等
しいか、または小さいから、ピーキングコンデンサ12の
個数には制限があり、そこで、アークギャップアレー回
路中のアークギャップ11でのアーク放電に注入されるエ
ネルギーとアークギャップ11の個数が制限される。従っ
て、予備電離の強度はあまり大きくならず、また予備電
離は主放電空間全体にわたって均一にならず、高効率で
レーザ出力が得られない。However, in the pulse gas laser device using the capacitance transfer type / UV automatic preionization system of FIG. 3, a plurality of peaking capacitors 12 in the arc gap array circuit are used.
Since the total capacitance value C 2 of the two is equal to or smaller than the capacitance value C 1 of the main capacitor 7, the number of peaking capacitors 12 is limited, and therefore, the arc discharge at the arc gap 11 in the arc gap array circuit is The energy injected into the and the number of arc gaps 11 are limited. Therefore, the intensity of the preionization is not so large, the preionization is not uniform over the entire main discharge space, and the laser output cannot be obtained with high efficiency.
本発明の目的は高効率でレーザ出力が得られる容量移行
型・紫外線予備自動電離方式のパルスガスレーザ装置を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a pulse gas laser device of the capacity-shifting type / UV pre-automatic ionization system that can obtain a laser output with high efficiency.
〔問題点を解決するための手段〕 第１の本発明は、容量移行型・紫外線予備自動電離方式
を用いたパルスガスレーザ装置において、第１の予備電
離用アークギャップと第１のピーキングコンデンサとの
直列回路を複数個並列に配置した第１のアークギャップ
アレー回路と、レーザ励起のための放電空間との間に、
第２の予備電離用アークギャップアレーと第２のピーキ
ングコンデンサとの直列回路を複数個並列に配置した第
２のアークギャップアレー回路を、前記第１のアークギ
ャップアレー回路と前記放電空間と並列になるように接
続したことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A first aspect of the present invention is a pulse gas laser device using a capacitance transfer type / UV pre-automatic ionization system, in which a first pre-ionization arc gap and a first peaking capacitor are provided. Between a first arc gap array circuit in which a plurality of series circuits are arranged in parallel and a discharge space for laser excitation,
A second arc gap array circuit, in which a plurality of series circuits of a second preionization arc gap array and a second peaking capacitor are arranged in parallel, is provided in parallel with the first arc gap array circuit and the discharge space. It is characterized in that it is connected as follows.
第２の本発明は、容量移行型・紫外線予備自動電離方式
を用いたパルスガスレーザ装置において、第１の予備電
離用アークギャップと第１のピーキングコンデンサとの
直列回路を複数個並列に配置した第１のアークギャップ
アレー回路と、レーザ励起のための放電空間との間に、
第２の予備電離用アークギャップアレーと第２のピーキ
ングコンデンサとの直列回路を複数個並列に配置した第
２のアークギャップアレー回路を、前記第１のアークギ
ャップアレー回路と前記放電空間と並列になるように接
続し、前記第１のアークギャップアレー回路と前記第２
のアークギャップアレー回路との間に可能飽和インダク
タを付加したことを特徴とする。A second aspect of the present invention is a pulse gas laser device using a capacity-transfer type ultraviolet pre-automatic ionization system, in which a plurality of series circuits of a first pre-ionization arc gap and a first peaking capacitor are arranged in parallel. Between the arc gap array circuit of 1 and the discharge space for laser excitation,
A second arc gap array circuit, in which a plurality of series circuits of a second preionization arc gap array and a second peaking capacitor are arranged in parallel, is arranged in parallel with the first arc gap array circuit and the discharge space. So that the first arc gap array circuit and the second arc gap array circuit are connected together.
It is characterized in that a possible saturation inductor is added between the arc gap array circuit and the arc gap array circuit.
第１及び第２のアークギャップアレー回路を用いると、
ピーキングコンデンサの容量と個数を従来の２倍まで増
やせ、アーク放電への注入エネルギーが２倍近くなり予
備電離の強度が大きくなる。また、アークギャップの個
数も２倍まで増やせ、予備電離が主放電空間全体にわた
って均一になる。従って、高効率でレーザ出力が得られ
る。Using the first and second arc gap array circuits,
The capacity and number of peaking capacitors can be doubled to the conventional one, and the energy injected into the arc discharge is almost doubled, and the intensity of preionization is increased. In addition, the number of arc gaps can be doubled, and preionization becomes uniform over the entire main discharge space. Therefore, the laser output can be obtained with high efficiency.
ところで、第２のアークギャップでの予備電離では、予
備電離開始後すぐに主放電が起こるから、第３図の従来
の容量移行型・紫外線予備自動電離方式を用いたパルス
ガスレーザ装置での予備電離と同様の予備電離の効果が
得られる。一方、第１のアークギャップでの予備電離に
関しては、予備電離から主放電までは数100ｎｓ以下で
はあるが時間がかかる。しかし、予備電離の効果は１μ
ｓ以上も持続するので、第１のアークギャップでの予備
電離は充分効果がある。従って、第１及び第２のアーク
ギャップアレー回路を用いることにより２倍近くの予備
電離効果が得られる。なお、予備電離の効果の時間変化
については文献“アプライド・フィジックス・レター
（Applied Physics Letters），第29巻，第11号，707〜
709頁”に詳述されているので省略する。By the way, in the preionization in the second arc gap, the main discharge occurs immediately after the start of the preionization. The same effect of preliminary ionization can be obtained. On the other hand, with regard to preionization in the first arc gap, it takes several 100 ns or less from preionization to main discharge, but it takes time. However, the effect of preionization is 1μ
Since it lasts longer than s, pre-ionization in the first arc gap is sufficiently effective. Therefore, by using the first and second arc gap array circuits, nearly twice the preionization effect can be obtained. For the time course of the effect of preionization, refer to "Applied Physics Letters", Volume 29, No. 11, 707-.
The details are omitted here.
本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は第１の本発明の一実施例の構成図であり本発明
に係る部分を示している。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the first present invention, showing a portion relating to the present invention.
第１図のパルスガスレーザ装置においては、第１のアー
クギャップアレー回路14と、主放電電極２が作るレーザ
励起のための主放電空間１との間に、第２のアークギャ
ップ回路15が設置されている。第１のアークギャップア
レー回路14は、第１のピーキングコンデンサ４と主放電
空間１を紫外線予備電離するための第１のアークギャッ
プ３との直列回路が複数個並列に並べられたもので、ま
た第２のアークギャップ回路15は第２のピーキングコン
デンサ６と主放電空間１を紫外線予備電離するための第
２のアークギャップ５との直列回路が複数個並列に並べ
られたものである。第１のピーキングコンデンサ４及び
第２のピーキングコンデンサ６には、各々１ないし３個
位のアークギャップ３または５を付けることができる。
なお図中、９はインダクタである。In the pulse gas laser device of FIG. 1, a second arc gap circuit 15 is installed between the first arc gap array circuit 14 and the main discharge space 1 for laser excitation created by the main discharge electrode 2. ing. The first arc gap array circuit 14 is formed by arranging a plurality of series circuits including a first peaking capacitor 4 and a first arc gap 3 for preionizing ultraviolet rays in the main discharge space 1 in parallel. The second arc gap circuit 15 is formed by arranging a plurality of series circuits including a second peaking capacitor 6 and a second arc gap 5 for preionizing the main discharge space 1 with ultraviolet rays in parallel. Each of the first peaking capacitor 4 and the second peaking capacitor 6 can be provided with one to three arc gaps 3 or 5, respectively.
In the figure, 9 is an inductor.
このパルスガスレーザ装置では、第１のピーキングコン
デンサ４の個数と第２のピーキングコンデンサ６の個数
を合計すると、第３図に示した従来の容量移行型・紫外
線予備自動電離方式を用いたパルスガスレーザ装置のピ
ーキングコンデンサの個数の２倍までにでき、またアー
クギャップの数も２倍までに多くできる。容量に関して
も２倍までにできる。In this pulse gas laser device, when the number of the first peaking capacitors 4 and the number of the second peaking capacitors 6 are summed up, the pulse gas laser device using the conventional capacitance transfer type / UV preliminary automatic ionization system shown in FIG. 3 is used. The number of peaking capacitors can be doubled, and the number of arc gaps can be doubled. The capacity can be doubled.
このパルスガスレーザ装置においては、まずスイッチン
グ素子８をオンにし主コンデサ６に蓄積したエネルギー
を第１のアークギャップアレー回路14中に複数個の第１
のピーキングコンデンサ４に移す。この際起こる第１の
アークギャップアレー回路中の複数個のアークギャップ
３でのアーク放電により発生する紫外線により、主放電
空間１は予備電離される。次に、第１のピーキングコン
デンサ４に蓄積されたエネルギーは、第２のアークギャ
ップアレー回路15中の複数個の第２のピーキングコンデ
ンサ６に移る。主放電空間１は、この時起こる複数個の
第２のアークギャップ５でのアーク放電により発生する
紫外線によっても予備電離される。同時に主放電電極２
間に電圧Ｖｄが立上がり、予備電離されている主放電空
間１にはレーザ励起のための放電が得られる。In this pulse gas laser device, first, the switching element 8 is turned on and the energy stored in the main capacitor 6 is stored in a plurality of first arc gap array circuits 14.
Move to peaking condenser 4 of. At this time, the main discharge space 1 is preionized by the ultraviolet rays generated by the arc discharge in the plurality of arc gaps 3 in the first arc gap array circuit. Next, the energy stored in the first peaking capacitor 4 is transferred to the plurality of second peaking capacitors 6 in the second arc gap array circuit 15. The main discharge space 1 is also preionized by the ultraviolet rays generated by the arc discharge in the plurality of second arc gaps 5 occurring at this time. At the same time the main discharge electrode 2
The voltage V d rises in the meantime, and discharge for laser excitation is obtained in the main discharge space 1 that is preionized.
このように第１図の実施例においては、第１及び第２の
アークギャップアレー回路14,15中の複数個の第１，第
２のアークギャップ３，５により予備電離が２度起こ
り、予備電離は注入されるエネルギーは大きく、またア
ークギャップの個数が多いので主放電空間１は均一に予
備電離される。従って、第１図の実施例の容量移行型・
紫外線予備自動電離方式パルスガスレーザ装置において
は高効率なレーザ出力が得られる。As described above, in the embodiment of FIG. 1, the preliminary ionization occurs twice due to the plurality of first and second arc gaps 3 and 5 in the first and second arc gap array circuits 14 and 15. The ionization has a large amount of injected energy and the number of arc gaps is large, so that the main discharge space 1 is uniformly preionized. Therefore, the capacity transfer type of the embodiment of FIG.
A highly efficient laser output can be obtained in the ultraviolet preliminary automatic ionization type pulse gas laser device.
第２図に第２の本発明の一実施例の構成図を示す。FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the second invention.
前述した第１図の実施例においては、主コンデンサ７に
蓄積したエネルギーを第１のアークギャップアレー回路
14中の第１のピーキングコンデンサ４に移す際、そのエ
ネルギーのごく一部は第２のアークギャップアレー回路
15中の第２のピーキングコンデンサ６に移る。そのた
め、主放電に注入されるエネルギーは主コンデンサ７に
蓄積したエネルギーよりやや小さくなり、レーザ出力が
得られる効率がやや低くなる（しかし、従来のパルスガ
スレーザ装置よりは高効率でレーザ出力が得られる。） 第２図の実施例は、この点を改善したものであり、その
特徴は主コンデンサ７に蓄積したエネルギーをすべて主
放電に注入すべく可飽和インダクタ10を並列になってい
るアークギャップアレー回路14と第２のアークギャップ
アレー回路15との間に付加したことにある。In the embodiment shown in FIG. 1 described above, the energy stored in the main capacitor 7 is transferred to the first arc gap array circuit.
When transferred to the first peaking capacitor 4 in 14, a small part of the energy is transferred to the second arc gap array circuit.
Move to the second peaking capacitor 6 in 15. Therefore, the energy injected into the main discharge is slightly smaller than the energy stored in the main capacitor 7, and the efficiency of obtaining the laser output is slightly lower (however, the laser output can be obtained with higher efficiency than the conventional pulse gas laser device). 2) The embodiment of FIG. 2 improves on this point, and is characterized by an arc gap array in which a saturable inductor 10 is connected in parallel to inject all the energy stored in the main capacitor 7 into the main discharge. It is added between the circuit 14 and the second arc gap array circuit 15.
第２図の実施例において、主コンデンサ７から第１のア
ークギャップアレー回路14中の複数個の第１のピーキン
グコンデサ４へエネルギーの移行が終了した時、可飽和
インダクタ10が飽和するように、即ち、可飽和インダク
タ10が高インダクタンスの状態から低インダクタタンス
に変化するようにしておけば、主コンデンサ７に蓄積さ
れたエネルギーの全てが第１のアークギャップアレー回
路中の複数個の第１のピーキングコンデンサ４へ移る。
従って、第２図の実施例においては第１図の実施例に比
べ、より高効率でレーザ出力が得られる。ただし、第２
図の実施例のほうが可飽和インダクタ10を使ったぶんコ
スト高になる。In the embodiment of FIG. 2, when the transfer of energy from the main capacitor 7 to the plurality of first peaking capacitors 4 in the first arc gap array circuit 14 is completed, the saturable inductor 10 is saturated, That is, if the saturable inductor 10 is changed from a high-inductance state to a low-inductance state, all of the energy stored in the main capacitor 7 is stored in the first arc gap array circuit. Move to peaking condenser 4.
Therefore, in the embodiment of FIG. 2, the laser output can be obtained with higher efficiency than in the embodiment of FIG. However, the second
The embodiment shown in the figure is probably more expensive to use the saturable inductor 10.
以上説明したように本発明の第１図，第２図の実施例で
あるパルスガスレーザ装置において、予備電離に注入さ
れるエネルギーは大きく、主放電空間を均一に予備電離
できるから高効率でレーザ出力が得られる。As described above, in the pulse gas laser device which is the embodiment of FIGS. 1 and 2 of the present invention, the energy injected into the preionization is large, and the main discharge space can be uniformly preionized, so that the laser output is highly efficient. Is obtained.
本発明によれば、従来の容量移行型・紫外線予備自動電
離方式を用いたパルスガスレーザ装置より高効率でレー
ザ出力が得られる。According to the present invention, a laser output can be obtained with higher efficiency than that of the conventional pulse gas laser device using the capacity-shifting type / UV preliminary automatic ionization system.
第１図は第１の本発明の一実施例の構成図、 第２図は第２の本発明の一実施例の構成図、 第３図は従来の容量移行型・紫外線予備自動電離方式を
用いたパルスガスレーザ装置の構成図である。 １……主放電空間 ２……主放電電極 ３……第１のアークギャップ ４……第１のピーキングコンデンサ ５……第２のアークギャップ ６……第２のピーキングコンデンサ ７……主コンデンサ ８……スイッチング素子 ９……インダクタ 10……可飽和インダクタ 11……アークギャップ 12……ピーキングコンデンサ 13……アークギャップアレー回路 14……第１のアークギャップアレー回路 15……第２のアークギャップアレー回路FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the first present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the second present invention, and FIG. 3 is a conventional capacity transfer type / UV automatic preionization system. It is a block diagram of the pulse gas laser device used. 1 ... Main discharge space 2 ... Main discharge electrode 3 ... First arc gap 4 ... First peaking capacitor 5 ... Second arc gap 6 ... Second peaking capacitor 7 ... Main capacitor 8 …… Switching element 9 …… Inductor 10 …… Saturable inductor 11 …… Arc gap 12 …… Peaking capacitor 13 …… Arc gap array circuit 14 …… First arc gap array circuit 15 …… Second arc gap array circuit
Claims (2)
いたパルスガスレーザ装置において、第１の予備電離用
アークギャップと第１のピーキングコンデンサとの直列
回路を複数個並列に配置した第１のアークギャップアレ
ー回路と、レーザ励起のための放電空間との間に、第２
の予備電離用アークギャップアレーと第２のピーキング
コンデンサとの直列回路を複数個並列に配置した第２の
アークギャップアレー回路を、前記第１のアークギャッ
プアレー回路と前記放電空間と並列になるように接続し
たことを特徴とするパルスガスレーザ装置。1. A pulse gas laser device using a capacity transfer type ultraviolet pre-automatic ionization system, wherein a plurality of series circuits of a first pre-ionization arc gap and a first peaking capacitor are arranged in parallel. A second gap is provided between the arc gap array circuit and the discharge space for exciting the laser.
A second arc gap array circuit in which a plurality of series circuits of the pre-ionization arc gap array and a second peaking capacitor are arranged in parallel so that the first arc gap array circuit and the discharge space are parallel to each other. A pulsed gas laser device characterized by being connected to.
いたパルスガスレーザ装置において、第１の予備電離用
アークギャップと第１のピーキングコンデンサとの直列
回路を複数個並列に配置した第１のアークギャップアレ
ー回路と、レーザ励起のための放電空間との間に、第２
の予備電離用アークギャップアレーと第２のピーキング
コンデンサとの直列回路を複数個並列に配置した第２の
アークギャップアレー回路を、前記第１のアークギャッ
プアレー回路と前記放電空間と並列になるように接続
し、前記第１のアークギャップアレー回路と前記第２の
アークギャップアレー回路との間に可飽和インダクタを
付加したことを特徴とするパルスガスレーザ装置。2. A pulse gas laser device using a capacity transfer type ultraviolet pre-automatic ionization system, wherein a plurality of series circuits of a first pre-ionization arc gap and a first peaking capacitor are arranged in parallel. A second gap is provided between the arc gap array circuit and the discharge space for exciting the laser.
A second arc gap array circuit in which a plurality of series circuits of the pre-ionization arc gap array and a second peaking capacitor are arranged in parallel so that the first arc gap array circuit and the discharge space are parallel to each other. And a saturable inductor is added between the first arc gap array circuit and the second arc gap array circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14133586A JPH069263B2 (en) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | Pulse gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14133586A JPH069263B2 (en) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | Pulse gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63182A JPS63182A (en) | 1988-01-05 |
| JPH069263B2 true JPH069263B2 (en) | 1994-02-02 |
Family
ID=15289556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14133586A Expired - Lifetime JPH069263B2 (en) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | Pulse gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069263B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2592829B2 (en) * | 1987-03-17 | 1997-03-19 | 株式会社東芝 | Gas laser device |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP14133586A patent/JPH069263B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63182A (en) | 1988-01-05 |
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